倪海龍

科學(xué)技術(shù)作為第一生產(chǎn)力，已成為當(dāng)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的決定因素，并受到世界各國(guó)的廣泛重視。一個(gè)國(guó)家的科技水平和公民的科技素養(yǎng)直接關(guān)系民族的強(qiáng)盛和社會(huì)的進(jìn)步。2018年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)已于2019年新年伊始在北京人民大會(huì)堂隆重舉行。這一年一度的科技盛宴，再次向國(guó)人、向世界展示了中國(guó)科學(xué)界的實(shí)力和水平，彰顯出了國(guó)家和民族的創(chuàng)新能力和自信風(fēng)采。中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院院長(zhǎng)路保平正是本屆大會(huì)獲獎(jiǎng)科學(xué)家中的一位。此次，他作為第一完成人的“高酸性活躍厚瀝青層復(fù)雜碳酸鹽巖油田鉆完井技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目，從眾多出色的科研項(xiàng)目中脫穎而出，最終榮獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。這份榮譽(yù)是對(duì)他和團(tuán)隊(duì)成員多年以來不懈付出的肯定，更是大家同心協(xié)力用執(zhí)著、用智慧、用汗水澆灌出的科研成果。從國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人手中接過獲獎(jiǎng)證書的那一刻，路保平感慨萬千……

樹立合作典范 贏得多方贊譽(yù)

2004年，中國(guó)石化集團(tuán)與某國(guó)簽訂了油田開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目合作備忘錄。2007年年底，雙方正式簽署了開發(fā)碳酸鹽巖油田的合作協(xié)議。2008年年初，“高酸性活躍厚瀝青層復(fù)雜碳酸鹽巖油田鉆完井技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目正式拉開了帷幕。

眾所周知，“一帶一路”沿線分布多個(gè)大型碳酸鹽巖油氣田，是我國(guó)能源合作的重點(diǎn)領(lǐng)域，涉及國(guó)家能源安全戰(zhàn)略。該項(xiàng)目涉及的油田是中國(guó)石化在海外首個(gè)自主設(shè)計(jì)、開發(fā)建設(shè)的千萬噸級(jí)整裝新油田，已探明石油儲(chǔ)量約32億桶，天然氣儲(chǔ)量約800億立方米。預(yù)計(jì)每日的石油產(chǎn)量可達(dá)到30萬桶。但該油田屬于典型的高酸性復(fù)雜碳酸鹽巖油藏，地質(zhì)條件復(fù)雜，碳酸鹽巖厚度達(dá)3000米，活躍瀝青層厚度約130米，地層多腐蝕介質(zhì)并存（H2S 0.67%，CO2 6.34%，地層水礦化度90000ppm），這就為其鉆完井施工帶來了諸多難題與挑戰(zhàn)。

路保平和團(tuán)隊(duì)成員們，克服了生活飲食等諸多的不便，直面挑戰(zhàn)迎難而上。通過產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)，最終在碳酸鹽巖地層孔隙壓力預(yù)測(cè)、活躍厚瀝青層安全鉆井等方面取得重大突破，形成了高酸性活躍厚瀝青層復(fù)雜碳酸鹽巖油田鉆完井技術(shù)體系，保障了油田一期年產(chǎn)500萬噸大型油田在合同周期內(nèi)高水平、高速度、高質(zhì)量的建成與投產(chǎn)。

與此同時(shí)，該項(xiàng)目的成功也促進(jìn)了“一帶一路”倡議的實(shí)施，為保障國(guó)家能源安全戰(zhàn)略做出了突出貢獻(xiàn)。尤其是“自主設(shè)計(jì)、自主開發(fā)、自主建設(shè)”的油田開發(fā)模式，更為國(guó)內(nèi)石油工程服務(wù)板塊集群走向海外、一體化協(xié)同作戰(zhàn)起到了示范作用。油田一期高質(zhì)量如期建成已成為“一帶一路”沿線國(guó)家大型能源項(xiàng)目成功合作的典范，并得到了合作方的高度肯定。

此外，該項(xiàng)目中取得的一系列創(chuàng)新技術(shù)成果，更是贏得了國(guó)內(nèi)專業(yè)人士的高度贊譽(yù)，這讓路保平和團(tuán)隊(duì)成員頗感自豪。以蘇義腦院士為主任、李根生院士為副主任的鑒定委員會(huì)對(duì)相關(guān)成果鑒定后表示：“針對(duì)油田高酸性、活躍厚瀝青層、高溫高壓復(fù)雜碳酸鹽巖地層鉆完井難題，經(jīng)過十年攻關(guān)，該項(xiàng)目創(chuàng)新形成了以碳酸鹽巖孔隙壓力預(yù)測(cè)、活躍瀝青層安全鉆井、高效鉆頭研制、高酸性環(huán)境井筒完整性、孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)層長(zhǎng)井段均勻改造為核心的鉆完井井筒關(guān)鍵技術(shù)，全面支撐了油田的高效開發(fā)”“其中基于流體聲速的碳酸鹽巖地層孔隙壓力預(yù)測(cè)方法、‘三劑一具瀝青侵入控制技術(shù)為國(guó)際領(lǐng)先”。

這些具有國(guó)際領(lǐng)先水平的技術(shù)成果，是路保平及其團(tuán)隊(duì)累累碩果的集中體現(xiàn)。項(xiàng)目成果獲授權(quán)發(fā)明專利15件，發(fā)表論文55篇，出版專著2部，獲軟件著作權(quán)2項(xiàng)。其中，“大型油田復(fù)雜地質(zhì)條件鉆完井關(guān)鍵技術(shù)及工業(yè)化應(yīng)用”榮獲中國(guó)石油化工集團(tuán)公司2016年度科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，“中東富油氣區(qū)復(fù)雜地層井筒關(guān)鍵技術(shù)及工業(yè)化應(yīng)用”榮獲中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)2015年度科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

敢于直面挑戰(zhàn)用“新”成就科研

“不經(jīng)一番寒徹骨，怎得梅花撲鼻香”，壓力往往也是最好的動(dòng)力?？v觀古今，正是由于困境與難題的存在，才激發(fā)出人類更大的潛能，催生出新思路、新技術(shù)。該油田復(fù)雜的地質(zhì)條件，決定了想要實(shí)現(xiàn)其順利開發(fā)和長(zhǎng)效生產(chǎn)，就必須因地制宜地研制出新理論、新技術(shù)、新工具。

毋庸置疑，地層孔隙壓力是鉆井工程設(shè)計(jì)和施工需要依據(jù)的重要參數(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地層孔隙壓力是確保鉆井井控安全、確定合理鉆井液密度、設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)和保證井壁穩(wěn)定的基礎(chǔ)。而碳酸鹽巖地層具有非均質(zhì)性強(qiáng)、孔洞及裂縫發(fā)育等特點(diǎn)，這就使傳統(tǒng)孔隙壓力的求取方法不再適用。

為此，路保平他們創(chuàng)新建立了基于流體聲速的碳酸鹽巖孔隙壓力預(yù)測(cè)方法。他們基于彈性力學(xué)、流體力學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)了流體聲速-彈性模量-流體壓力間的響應(yīng)特征，揭示了流體聲速隨流體壓力的變化規(guī)律，提出了流體聲速可以反映地層孔隙壓力的新認(rèn)識(shí)，奠定了碳酸鹽巖地層孔隙壓力預(yù)測(cè)的理論基礎(chǔ)，為應(yīng)用地球物理聲波速度預(yù)測(cè)碳酸鹽巖地層孔隙壓力指明了方向。正是在新理論的指導(dǎo)下，路保平他們最終建立了地層孔隙壓力與流體聲速響應(yīng)模型，形成了碳酸鹽巖地層孔隙壓力預(yù)測(cè)方法，并開發(fā)了計(jì)算軟件，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。該方法在碳酸鹽巖地層孔隙壓力的預(yù)測(cè)精度達(dá)95%，而常規(guī)方法預(yù)測(cè)精度只有63%，這使得井身結(jié)構(gòu)得以進(jìn)一步優(yōu)化，套管層次減少一層，累計(jì)節(jié)約套管25300米。

與此同時(shí)，該油田還存在活躍厚瀝青層瀝青侵入嚴(yán)重、溢漏并存的問題，這就導(dǎo)致常規(guī)提高密度壓井無法控制侵入，使得鉆井及井控風(fēng)險(xiǎn)增大，從而給鉆井施工帶來嚴(yán)重影響。路保平他們針對(duì)這一難題集思廣益，最終攻克了控制瀝青侵入的世界級(jí)難題，創(chuàng)新形成了活躍厚瀝青層安全鉆井技術(shù)。

他們首先構(gòu)建了可視化井筒-地層耦合流動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，以3D技術(shù)打印真實(shí)的裂縫空間形態(tài)，可視化模擬了井筒-有限圈閉瀝青層之間的流體耦合流動(dòng)特征，揭示了瀝青侵入機(jī)理為鉆井液與瀝青密度差所致的重力置換，創(chuàng)建了“瀝青侵入量與瀝青層厚度、通道尺度、鉆井液-瀝青密度差正相關(guān)”的數(shù)學(xué)模型。此外，他們提出了降低工作液與瀝青的密度差、封堵置換通道，不依靠提高密度壓井的“以堵代壓”控制瀝青侵入思路，拓展了井控理論；創(chuàng)新建立了封堵井筒-瀝青層通道控制瀝青侵入的新方法；研發(fā)了氧化固化劑、自交聯(lián)固化劑、降粘附劑和隨鉆封隔工具，即“三劑一具”這一關(guān)鍵技術(shù)載體，從而可實(shí)現(xiàn)安全棄井。在此基礎(chǔ)上，路保平他們還研發(fā)出“化學(xué)封堵+物理阻隔+控壓鉆井”活躍厚瀝青層安全鉆井新工藝，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜瀝青層安全高效鉆井，并取得復(fù)雜時(shí)效降低81%，成井率100%的優(yōu)異成果。